هذا رسم للدماغ عمره ألف سنة انّه رسم تخطيطي للجهاز البصري وبعض الأمور تبدو مألوفة جداً اليوم. العينان في الجزء السفلي، العصب البصري يمتد خارجاً من الخلف. وهناك أنف كبير جداً لا يبدو أنه يرتبط بأي شيء على وجه الخصوص.
This is a thousand-year-old drawing of the brain. It's a diagram of the visual system. And some things look very familiar today. Two eyes at the bottom, optic nerve flowing out from the back. There's a very large nose that doesn't seem to be connected to anything in particular.
وإذا قارنّا هذا بنموذج أكثر حداثه للجهاز البصري سترون أن الأمور أمست إلى حد كبير أكثر تعقيداً، على مر الألف سنه الماضيه. وهذا لأنه يمكننا أن نرى اليوم ما هو داخل الدماغ، بدلاً من مجرد النظر في شكله العام.
And if we compare this to more recent representations of the visual system, you'll see that things have gotten substantially more complicated over the intervening thousand years. And that's because today we can see what's inside of the brain, rather than just looking at its overall shape.
تخيل أنك تريد أن تفهم كيفية عمل جهاز الحاسوب وكل ما يمكنك أن تشاهده هو لوحة مفاتيح، فأرة، وشاشة. ستكون نوعاً ما غير محظوظ. سوف ترغب أن تفتحه، أن تكسره، انظروا إلى الأسلاك الموصوله في داخله. ومنذ حتى أكثر من قرن مضى، لم يكن أحد قادراً على القيام بهذا مع الدماغ. لم يملك أحد أيّ فكرةٍ عن أسلاك الدماغ.
Imagine you wanted to understand how a computer works and all you could see was a keyboard, a mouse, a screen. You really would be kind of out of luck. You want to be able to open it up, crack it open, look at the wiring inside. And up until a little more than a century ago, nobody was able to do that with the brain. Nobody had had a glimpse of the brain's wiring.
وذلك لأنك إذا أخرجت الدماغ من الجمجمة وقصصت شريحةً دقيقةً منه، ووضعتها تحت مجهرقوي جداً، فانك لن تجد فيها شيئاً. لونها رمادي، لا شكل لها. لا قوام لها. لن تفيدك بشيء.
And that's because if you take a brain out of the skull and you cut a thin slice of it, put it under even a very powerful microscope, there's nothing there. It's gray, formless. There's no structure. It won't tell you anything.
وتغيرهذا كله في أواخر القرن التاسع عشر. فجأة، تمّ تطوير أصباغ كيميائيه لنسيج الدماغ وأعطتنا لمحات أوليّه عن توصيلات الدماغ. إنفتح الكمبيوتر على مصراعيه.
And this all changed in the late 19th century. Suddenly, new chemical stains for brain tissue were developed and they gave us our first glimpses at brain wiring. The computer was cracked open.
إذاً فالذي أسس علم الأعصاب الحديث فعليّاً هو صبغه تدعى صبغة جولجي ( Golgi ). وهي تعمل بطريقة خاصة جداً. بدلاً من تلوين كافة الخلايا داخل نسيج، فإنها بطريقه ما تلوّن واحد بالمئه من هذه الخلايا. كأنها تنظف الغابه وتكشف الأشجار في داخلها. لو كانت كل الأشياء ملوّنه لن يكون هناك شئٌ واضح. إذاً بطريقة ما فإنها تظهر ما يوجد هناك.
So what really launched modern neuroscience was a stain called the Golgi stain. And it works in a very particular way. Instead of staining all of the cells inside of a tissue, it somehow only stains about one percent of them. It clears the forest, reveals the trees inside. If everything had been labeled, nothing would have been visible. So somehow it shows what's there.
عالم الأعصاب الإسباني "سانتياغو رامون ي كهال"، الذي يعتبر عموما والد علم الأعصاب الحديث، استخدم صبغة جولجي التي تنتج صوراً كهذه وأعطانا فعليّاً المفهوم الحالي للخلية العصبية، العصبون. وإذا كنت تتخيّل الدماغ كجهاز كمبيوتر، فهذا هو الترانزستور. وسرعان ما أدرك "كهال" أن الخلايا العصبية لا تعمل منفرده، لكنها تنشئ صِلات مع غيرها مما يشكل دوائراً تماماً كالكمبيوتر اليوم، وبعد قرن، عندما يريد الباحثون معاينة الخلايا العصبية، فإنهم يضيؤنها من الداخل بدلاً من تعتيمها. وهناك عدة طرق للقيام بذلك. لكن واحده من أكثرها شيوعاً تشمل البروتين الأخضر المضيء. الآن، البروتين الأخضر المضيء وهو، من الغرابة بمكان، يأتي من قنديل البحر المضيء هو مفيد جداً. لأنه إذا امكنك الحصول على الوحده الوراثيّه للبروتين الأخضر المضيء ووضعها داخل خلية فسوف تتوهج تلك الخلية خَضاراً -- أو بلون آخر من ألوان البروتين المضيء المتنوّعه حاليّاً يمكنك جعل الخلية تتوهج بألوان مختلفة متعدده.
Spanish neuroanatomist Santiago Ramon y Cajal, who's widely considered the father of modern neuroscience, applied this Golgi stain, which yields data which looks like this, and really gave us the modern notion of the nerve cell, the neuron. And if you're thinking of the brain as a computer, this is the transistor. And very quickly Cajal realized that neurons don't operate alone, but rather make connections with others that form circuits just like in a computer. Today, a century later, when researchers want to visualize neurons, they light them up from the inside rather than darkening them. And there's several ways of doing this. But one of the most popular ones involves green fluorescent protein. Now green fluorescent protein, which oddly enough comes from a bioluminescent jellyfish, is very useful. Because if you can get the gene for green fluorescent protein and deliver it to a cell, that cell will glow green -- or any of the many variants now of green fluorescent protein, you get a cell to glow many different colors.
ولنعود الآن للدماغ، هذا مأخوذ من فأر معدّل وراثياً يسمى برينبو (دماغ قزحي) وسمّي كذلك بالطبع لأن كل من هذه الخلايا العصبية متوهجة بألوان مختلفه
And so coming back to the brain, this is from a genetically engineered mouse called "Brainbow." And it's so called, of course, because all of these neurons are glowing different colors.
في بعض الأحيان يحتاج علماء الأعصاب لتحديد مكوّنات جزيئيه فرديّه من العصبون، جزيئات بدلاً من الخلية بأكملها وهناك عدة طرق للقيام بذلك لكن واحدة من أكثرها شعبية تنطوي على استخدام الأجسام المضادة وأنتم تعرفون بالطبع أن الأجسام المضادة هي عصابة النظام المناعي ولكن اتضح أنها مفيدة جداً للنظام المناعي لأنها قادره على تمييز جزيئات محددة مثلاً، وعلى سبيل المثال، البروتين المشفّر لفيروس يغزو الجسم. وقد استخدم الباحثون هذه الحقيقة حتى يتمكنوا من تمييز جزيئات محددة في داخل الدماغ لتمييز مكونات فرعيّه محدده في الخليه والتعرف عليها كلٌّ على حده
Now sometimes neuroscientists need to identify individual molecular components of neurons, molecules, rather than the entire cell. And there's several ways of doing this, but one of the most popular ones involves using antibodies. And you're familiar, of course, with antibodies as the henchmen of the immune system. But it turns out that they're so useful to the immune system because they can recognize specific molecules, like, for example, the coat protein of a virus that's invading the body. And researchers have used this fact in order to recognize specific molecules inside of the brain, recognize specific substructures of the cell and identify them individually.
وكثير من الصور التي عرضتها لكم هنا جميلة جداً لكنّها أيضاً قوية جداً لديها قوة تفسيرية هائلة هذا، على سبيل المثال، صباغ بالاجسام المضاده ضد ناقلات السيروتونين في شريحة من دماغ فأر
And a lot of the images I've been showing you here are very beautiful, but they're also very powerful. They have great explanatory power. This, for example, is an antibody staining against serotonin transporters in a slice of mouse brain.
ولابدّ أنكم سمعتم بالسيروتونين، بطبيعة الحال في سياق أمراض مثل الاكتئاب والقلق. قد سمعتم بال SSRIs وهي الأدوية التي تستخدم لعلاج هذه الأمراض ومن أجل فهم كيفية عمل السيروتونين، من المهم أن نعرف مكان آليات السيروتونين، و الصبغ بالاجسام المضاده مثل هذا يمكن استخدامه لفهم هذا النوع من الأسئله
And you've heard of serotonin, of course, in the context of diseases like depression and anxiety. You've heard of SSRIs, which are drugs that are used to treat these diseases. And in order to understand how serotonin works, it's critical to understand where the serontonin machinery is. And antibody stainings like this one can be used to understand that sort of question.
أود أن اترككم مع الفكره الآتيه: البروتين الأخضر المضيء والأجسام المضادة كلاهما منتج طبيعي تماماً منذ البدء تطورت من الطبيعه حتى تمكّن قنديل البحر من أن يتوهج أخضراً لسبب ما أو بهدف الكشف عن الشفره الوراثيّه لفيروس معدي مثلاً وبعد فتره طويله ظهر العلماء في الساحه وقالوا : " مهلاً، إنّ هذه أدوات، هي وسائل يمكننا تسخيرها ضمن مجموعة أدوات البحث العلمي". وبدلاً من استخدام العقول البشرية الضعيفة لتصميم هذه الأدوات من لا شيء، كانت تلك الحلول الجاهزه موجوده أصلاً في الطبيعه طُوِّرت و صُقلت بتوءده عبر ملايين السنين على يد أعظم مهندس على الاطلاق. شكرا. (تصفيق)
I'd like to leave you with the following thought: Green fluorescent protein and antibodies are both totally natural products at the get-go. They were evolved by nature in order to get a jellyfish to glow green for whatever reason, or in order to detect the coat protein of an invading virus, for example. And only much later did scientists come onto the scene and say, "Hey, these are tools, these are functions that we could use in our own research tool palette." And instead of applying feeble human minds to designing these tools from scratch, there were these ready-made solutions right out there in nature developed and refined steadily for millions of years by the greatest engineer of all. Thank you. (Applause)